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技術 ジエチレントリアミン五酢酸を使用してβ型スタッコを修飾する方法

出願人 ユナイテッド・ステイツ・ジプサム・カンパニー
発明者 デニス・エム・レットケマンレイモンド・エイ・カリギアン・セカンドマイケル・エル・クラウドジョン・ダブリュ・ウィルソン
出願日 2013年3月22日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2015-503409
公開日 2015年4月30日 (4年4ヶ月経過) 公開番号 2015-512857
状態 特許登録済
技術分野 セメント、コンクリート、人造石、その養生 アルカリ土類,Al,希土類金属化合物
主要キーワード 熊手形状 噴霧機器 非耐火性 加速レベル 本処理法 スループット率 システム水 フロー率
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題・解決手段

水中の液体ジエチレントリアミン五酢酸溶液を調製する工程と、か焼炉から取り出された熱いままのβ型スタッコ上に溶液を適用する工程と、湿らせたβ型スタッコを形成する工程と、湿らせたスタッコを乾燥および回復させて、修飾されたβ型スタッコを形成する工程とを含む、か焼された天然岩石膏から修飾されたβ型スタッコを調製する方法。

概要

背景

石膏は、硫酸カルシウム二水和物白土またはランドプラスターとしても公知である。焼石膏は、石膏結晶と結び付いた水の一部を除去することによって得られる。焼石膏についての同義語は、プラスターオブ・パリススタッコ硫酸カルシウム二分の一水和物および硫酸カルシウム半水和物である。焼石膏、スタッコおよび半水和物は最も一般的に使用される用語であり、それらは本出願中に互換的に使用される。石膏が採掘される場合、天然岩は、硫酸カルシウムの各々の分子と結び付いた約2つの水分子を有する二水和物形態で見出される。スタッコ形態を生産するために、石膏をか焼して以下の等式によって表わされる水和水のいくつかを取り去ることができる。

硫酸カルシウム半水和物は、か焼して結び付いた水分子を除去することによって得られる。半水和物は少なくとも2つの結晶形態で生産される。α型焼石膏は、硫酸カルシウム二水和物を圧力下でか焼するスラリープロセスまたは塊岩(lump rock)プロセスによって作製される。α型焼石膏はβ型焼石膏よりも針状でない結晶を形成し、結晶がともに緊密にパックすることを可能にし、より緻密でより強いプラスターが作製される。α型半水和物の結晶形態は、結晶間で水が容易にフローすることを可能にし、フロー可能なスラリーを形成するのにより少ない水が要求される。より伸長した不規則な形状の結晶はβ型半水和物の特徴であり、大気圧で石膏をか焼することによって得られる。結晶がより緩くパックされるので、この結晶構造はより緻密でない製品をもたらす。β型形態は、焼石膏を流動化するのにより多くの水も要求する。二水和物のか焼が周囲圧力で実行されるならばβ型形態が得られ、α型焼石膏と比較して価格は比較的低い。

合成石膏(それは発電装置からの排ガス脱硫プロセス副産物である)も有用である。二酸化硫黄を含む排ガス石灰または石灰石によりウェットスクラブされる。石灰からのカルシウムを二酸化硫黄と組み合わせて亜硫酸カルシウムを形成させる。



強制酸化を介して、亜硫酸カルシウムは硫酸カルシウムへ転換される。



合成石膏は上記のか焼によって半水和物へ転換される。

多数の有用な石膏製品は、硫酸カルシウム半水和物を水と混合し、生じた製品スラリーを所望される形状へと造形することによって作製することができる。製品スラリーは、半水和物を絡み合った二水和物結晶のマトリックスへと転換するのに十分な水と、硫酸カルシウム半水和物を反応させることによって、凝結することが可能にされる。マトリックスが形成されるにつれて、製品スラリーは固くなり、所望される形状を保持する。次いで過剰水を乾燥によって製品から除去しなくてはならない。

凝結促進剤および凝結遅延剤集合的に「凝結修飾剤」として公知である)を石膏製品組成物中で使用して、凝結時間の制御を可能にする。凝結時間が長すぎる場合、請負業者プロジェクトの次の工程へ移動する前に組成物の凝結を待つ必要があり、時間を浪費する。石膏の凝固が迅速すぎる場合、適切に仕上げられる前に組成物は固化してしまう。かかる事例において、表面は所望する滑らかさを有さないか、または、製品が十分に「作業」されず、良好な仕上げが得られないおそれがある。

添加剤と硫酸カルシウム半水和物の乾燥混合物は、有用であろう添加剤についての必要性または添加剤の量の知識を有さないかもしれない請負業者等の利便性のためにあらかじめブレンドされ生産される。乾燥混合物は、水と混合されて使いやすい高品質の組成物を生産するようにデザインされる。凝結混合物の1つの実例は、水と組み合わせた場合床張り用スラリーを生産するもの(LEVELROCK登録商標)石膏床張り材等)である。

凝結促進剤はスラリーの凝結を早めるために利用される。遅延剤はスラリーの作業時間を増加させるように凝結混合物へ添加される。オープンタイムとしても公知の作業時間は、スラリーがしなやかであり、所望される立体配置へと造形することができる時間である。床張り用スラリーにおいて、標的の作業時間は技術者が適切に床を平らにするのに十分に長いものである。凝結遅延剤なしでは、多くの場合、硫酸カルシウム半水和物(スタッコ)スラリーは専門の仕上げ職人満足な床を生産するための作業時間としては不十分である。凝結遅延剤は、使用される組成物およびスラリーがどこでどのように適用されているかに依存して作業時間を延長し、その結果仕上げ職人は高品質の床を作製するためにスラリーを作業する時間がある。

概要

水中の液体ジエチレントリアミン五酢酸溶液を調製する工程と、か焼炉から取り出された熱いままのβ型スタッコ上に溶液を適用する工程と、湿らせたβ型スタッコを形成する工程と、湿らせたスタッコを乾燥および回復させて、修飾されたβ型スタッコを形成する工程とを含む、か焼された天然岩石膏から修飾されたβ型スタッコを調製する方法。なし

目的

慣習的には、SUMA遅延剤等のタンパク性遅延剤ならびに酒石英重酒石酸カリウム)、クエン酸ナトリウムおよびジエチレントリアミン五酢酸等の非タンパク性遅延剤を、床張り用組成物および他の石膏ベースの凝結組成物において利用して、凝結制御を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

か焼された天然岩石膏から修飾されたβ型スタッコを調製する方法であって、液体ジエチレントリアミン五酢酸水溶液を調製する工程と;か焼炉から取り出された熱いままの前記β型スタッコ上に前記水溶液を適用して、湿らせたスタッコを形成する工程と;前記湿らせたスタッコを乾燥および修復し、修飾されたβ型スタッコを形成する工程とを含む、方法。

請求項2

前記水溶液が、β型スタッコ1トンあたりDTPA約1.5ポンド〜約3.6ポンド(β型スタッコの1メートルトンあたりDTPA約0.62kg〜約1.45kg)の割合において適用される、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記適用する工程が、約285〜約340°F(約140〜約171℃)の間の温度でβ型スタッコを処理容器中受容する工程と;容器エアチャンバー加圧されるように前記処理容器の底部に流動床を提供する工程と;前記β型スタッコに前記容器を通過させる工程と;水およびDTPAの溶液のための少なくとも1つの噴霧器に前記β型スタッコを通過させる工程と;前記β型スタッコを前記水溶液により噴霧して、修飾されたβ型スタッコを提供する工程と;前記修飾されたβ型スタッコを前記処理容器から取り出す工程とをさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項4

撹拌器を備えた前記容器に流入する際に前記β型スタッコを撹拌して前記流動床のチャネリングを防止する工程をさらに含む、請求項3に記載の方法。

請求項5

前記β型スタッコが前記処理容器の頂部で前記処理容器中へ受容され、前記容器の底部へ下降することによって前記容器を通過することが可能にされる、請求項3に記載の方法。

請求項6

前記流動床によって、前記下降するβ型スタッコに、速度低下及び懸濁のうちの少なくともいずれかが行われる、請求項3に記載の方法。

請求項7

前記エアチャンバーが、前記流動床の全長にわたって約2psi〜約10psiの差を生成するように加圧される、請求項3に記載の方法。

請求項8

前記取り出す工程が、前記修飾されたβ型スタッコを160〜300°F(71〜150℃)の間の温度で取り出す工程をさらに含む、請求項3に記載の方法。

請求項9

前記処理容器から吐出される際に、前記修飾されたβ型スタッコを粉砕する工程をさらに含む、請求項3に記載の方法。

請求項10

請求項1に記載の修飾されたβ型スタッコを水へ添加してスラリーを形成する、石膏含有製品を製造する方法。

技術分野

0001

本発明はジエチレントリアミン五酢酸(「DTPA」)によりスタッココーティングする方法に関する。より具体的には、修飾されたβ型スタッコは、β型スタッコ上にDTPAの水溶液噴霧し、それを乾燥させることによって提供され、その結果として修飾されたβ型スタッコ材料が提供される。

背景技術

0002

石膏は、硫酸カルシウム二水和物白土またはランドプラスターとしても公知である。焼石膏は、石膏結晶と結び付いた水の一部を除去することによって得られる。焼石膏についての同義語は、プラスターオブ・パリス、スタッコ、硫酸カルシウム二分の一水和物および硫酸カルシウム半水和物である。焼石膏、スタッコおよび半水和物は最も一般的に使用される用語であり、それらは本出願中に互換的に使用される。石膏が採掘される場合、天然岩は、硫酸カルシウムの各々の分子と結び付いた約2つの水分子を有する二水和物形態で見出される。スタッコ形態を生産するために、石膏をか焼して以下の等式によって表わされる水和水のいくつかを取り去ることができる。

0003

硫酸カルシウム半水和物は、か焼して結び付いた水分子を除去することによって得られる。半水和物は少なくとも2つの結晶形態で生産される。α型焼石膏は、硫酸カルシウム二水和物を圧力下でか焼するスラリープロセスまたは塊岩(lump rock)プロセスによって作製される。α型焼石膏はβ型焼石膏よりも針状でない結晶を形成し、結晶がともに緊密にパックすることを可能にし、より緻密でより強いプラスターが作製される。α型半水和物の結晶形態は、結晶間で水が容易にフローすることを可能にし、フロー可能なスラリーを形成するのにより少ない水が要求される。より伸長した不規則な形状の結晶はβ型半水和物の特徴であり、大気圧で石膏をか焼することによって得られる。結晶がより緩くパックされるので、この結晶構造はより緻密でない製品をもたらす。β型形態は、焼石膏を流動化するのにより多くの水も要求する。二水和物のか焼が周囲圧力で実行されるならばβ型形態が得られ、α型焼石膏と比較して価格は比較的低い。

0004

合成石膏(それは発電装置からの排ガス脱硫プロセス副産物である)も有用である。二酸化硫黄を含む排ガス石灰または石灰石によりウェットスクラブされる。石灰からのカルシウムを二酸化硫黄と組み合わせて亜硫酸カルシウムを形成させる。



強制酸化を介して、亜硫酸カルシウムは硫酸カルシウムへ転換される。



合成石膏は上記のか焼によって半水和物へ転換される。

0005

多数の有用な石膏製品は、硫酸カルシウム半水和物を水と混合し、生じた製品スラリーを所望される形状へと造形することによって作製することができる。製品スラリーは、半水和物を絡み合った二水和物結晶のマトリックスへと転換するのに十分な水と、硫酸カルシウム半水和物を反応させることによって、凝結することが可能にされる。マトリックスが形成されるにつれて、製品スラリーは固くなり、所望される形状を保持する。次いで過剰水を乾燥によって製品から除去しなくてはならない。

0006

凝結促進剤および凝結遅延剤集合的に「凝結修飾剤」として公知である)を石膏製品組成物中で使用して、凝結時間の制御を可能にする。凝結時間が長すぎる場合、請負業者プロジェクトの次の工程へ移動する前に組成物の凝結を待つ必要があり、時間を浪費する。石膏の凝固が迅速すぎる場合、適切に仕上げられる前に組成物は固化してしまう。かかる事例において、表面は所望する滑らかさを有さないか、または、製品が十分に「作業」されず、良好な仕上げが得られないおそれがある。

0007

添加剤と硫酸カルシウム半水和物の乾燥混合物は、有用であろう添加剤についての必要性または添加剤の量の知識を有さないかもしれない請負業者等の利便性のためにあらかじめブレンドされ生産される。乾燥混合物は、水と混合されて使いやすい高品質の組成物を生産するようにデザインされる。凝結混合物の1つの実例は、水と組み合わせた場合床張り用スラリーを生産するもの(LEVELROCK登録商標)石膏床張り材等)である。

0008

凝結促進剤はスラリーの凝結を早めるために利用される。遅延剤はスラリーの作業時間を増加させるように凝結混合物へ添加される。オープンタイムとしても公知の作業時間は、スラリーがしなやかであり、所望される立体配置へと造形することができる時間である。床張り用スラリーにおいて、標的の作業時間は技術者が適切に床を平らにするのに十分に長いものである。凝結遅延剤なしでは、多くの場合、硫酸カルシウム半水和物(スタッコ)スラリーは専門の仕上げ職人満足な床を生産するための作業時間としては不十分である。凝結遅延剤は、使用される組成物およびスラリーがどこでどのように適用されているかに依存して作業時間を延長し、その結果仕上げ職人は高品質の床を作製するためにスラリーを作業する時間がある。

発明が解決しようとする課題

0009

慣習的には、SUMA遅延剤等のタンパク性遅延剤ならびに酒石英重酒石酸カリウム)、クエン酸ナトリウムおよびジエチレントリアミン五酢酸等の非タンパク性遅延剤を、床張り用組成物および他の石膏ベースの凝結組成物において利用して、凝結制御を提供する。Suma遅延剤(乾燥粉末添加剤として商業的に入手可能)はその使用と結び付く短所を有するが、好適な代替物利用可能ではなかった。例えば、SUMAは強く不快な臭いを有する。それはタンパク性であり、様々な動物ウマ等)の体毛および由来する。SUMAは所望されない老化特徴も有する。この乾燥凝結遅延剤の好適な代替物についての産業界における長年の必要性が存在する。

0010

DTPAも良好な凝結遅延剤として周知であるが、乾燥粉末形態は効果がないことが見出されている。例えば、Jacackiに帰属する米国特許第4,661,161号(「Jacacki」)はジエチレントリアミン五酢酸(「DTPA」)の液体形態の添加を教示する。タンパク性凝結遅延剤(SUMA等)の好適な代替物であり得る凝結遅延剤としてDTPAを利用する凝結混合物中で有用な、乾燥または粉末コンポーネントについての必要性が存在する。好適な凝結遅延剤として液体DTPAの有効性を改善する、関連する必要性も存在する。

0011

良好な圧縮強度を有する凝結混合物についての必要性も存在する。例えば、石膏製品は、製品を貫通する留め具把持するかまたは床がさらされる圧力まで耐えなくてはならない。

0012

さらに、フロー可能なスラリーを形成するのにより少ない水を要求する凝結混合物についての必要性が存在する。水は業務現場で必ずしも都合よく入手可能だとは限らない。減少した量の水の使用は製品の乾燥時間も減少させる。製品がオーブンまたは炉中で乾燥される場合、製品を乾燥させるために必要な燃料の量を減少させ、燃料費の節約を実現することができる。

課題を解決するための手段

0013

従来の凝結遅延剤、および液体DTPAを使用する公知の方法を上回る改善が、本発明によって実現され、本発明はβ型スタッコ(β型焼石膏またはβ型硫酸カルシウム半水和物としても公知である)にDTPAの溶液を噴霧し、乾燥させ、修飾されたβ型スタッコを提供する。本明細書の修飾されたβ型スタッコを利用するスラリーおよび製品は、従来のスタッコベース材料を利用するスラリーおよび製品を上回る、有利な強度、密度および水需要特性を示す。加えて、本明細書の修飾されたβ型スタッコにより作製されたスラリーの凝結時間はより予測可能でより制御可能である。意外にも、液体DTPAは従来の凝結遅延剤、特にタンパク性凝結遅延剤(SUMA等)の好適な代替物であることが見出される。本方法に従って作製した修飾されたβ型スタッコは良好な老化特徴を提供し、製品のより長いシェルフライフを導く。従来のタンパク性凝結遅延剤の嫌な臭いは従来のタンパク性凝結遅延剤の使用を減少または消失させることによって減少または消失させることができる。加えて、本明細書の修飾されたβ型スタッコにより作製されたスラリーのより一様な凝結を達成することができる。さらに別の利点(特に床張り材スラリーの一様な凝結と結び付く)は、表面のチョーキングの減少である。

0014

修飾されたβ型スタッコを調製する方法は、硫酸カルシウム二水和物をか焼して、β型スタッコ(β型硫酸カルシウム半水和物としても公知である)を大気圧で作製することを含む。液体ジエチレントリアミン五酢酸(「DTPA」)の水溶液が調製される。β型スタッコ1トンあたりDTPA約1.5ポンド〜約3.6ポンド(β型スタッコ1メートルトンあたりDTPA約0.75kg〜約1.81kg)の割合で、か焼炉から吐出されるときに、この溶液は熱いβ型スタッコへ適用される。このような手法で処理されたβ型スタッコを湿らせ、次いで乾燥および修復し、修飾されたβ型スタッコを形成する。

0015

本明細書の修飾されたβ型スタッコは上述のように複数の利点を有し、それは従来の凝結阻害剤およびレオロジー修飾剤、に加えて、乾燥スタッコベースの混合物中で一般的には見出される他の添加剤(消泡剤分散剤および他のもの等)と併用して使用することができる。かかる製品の作製に使用された場合、修飾されたβ型スタッコは再水和および/または塊形成についての実質的な懸念なしにコンベアーおよび貯蔵所ステムを介して移動する。装置が濡れると、従来のスタッコが後にその湿気に接する時に水和反応が開始される。DTPA凝結阻害剤の添加は、スタッコが凝結なしに乾燥することを可能にする。加えて、修飾されたβ型スタッコは、パッケージングされた材料中での塊形成をより少なくしてより迅速にパッケージングすることができる。

実施例

0016

これらおよび他の利点のうちの少なくとも1つは、修飾されたβ型スタッコを調製する方法を記載する本発明によって提供される。修飾されたβ型スタッコは十分に強力であるので、より制御可能でより予測可能な凝結時間を、α型およびβ型の硫酸カルシウム半水和物または組み合わせに対して提供し、その結果、生じた材料は、新規の改善されたスタッコベース材料として、または様々な製品もしくはシステムの乾燥混合物もしくはスラリーのための前ブレンド添加剤として使用することができる。

0017

液体ジエチレントリアミン五酢酸(「DTPA」)DTPA(NOGO(商標)水和阻害剤(米国Gypsum Company、Chicago、IL)DTPAまたはVERSENEX 80(登録商標)(UNIVAR、OklahomaCity、OK)DTPA等)は、石膏ベースの凝結可能な組成物の複数の特色を改善することが予想外に見出された。本方法で水と混合されて新たにか焼した熱いβ型スタッコ材料へ適用された場合、水が蒸発した後に液体DTPAは乾燥した修飾されたβ型スタッコ上に残存する。このような手法でβ型スタッコを修飾することは、修飾されたβ型スタッコのスラリーを用いるが他の点では従来の方法によって作製された製品の湿潤密度および乾燥密度に加えて1時間圧縮強度および乾燥組成物圧縮強度が改善されることを実証する、β型スタッコベース材料を提供する。加えて、本明細書の修飾されたβ型スタッコにより作製されたスラリーの水需要は有意に減少した。DTPAはスラリー混合水に液体として添加された場合に以前は凝結遅延添加剤としてのみ公知であるので、これらの改善はすべて予想外である。β型スタッコに液体DTPAを適用しそれを乾燥させることによって生じた修飾されたβ型スタッコは、従来のベーススタッコ材料を代替することができ、他の凝結遅延剤はスラリー中で必須ではなくてもよいことがここで見出される。他の遅延剤は必須ではないが、従来の凝結遅延剤をスラリーへ任意で添加することができる。これらの利点は、上記の凝結時間制御および予測性の改善に追加されるものである。

0018

硫酸カルシウム半水和物(「スタッコ」)(β型形態)が本プロセスのための出発物質として得られる。β型スタッコは、天然石膏岩または硫酸カルシウム二水和物(石膏またはランドプラスターとしても公知である)を採掘し、次いでそれを大気圧でオープンケトルまたは任意のか焼プロセスにおいてか焼することによって得られる。

0019

か焼する方法はケトル以外に当技術分野において公知であるが、ケトルスタッコを製造する例示的なプロセスをここで記載する。例えば、か焼はフラッシュか焼炉または非耐火性(refractoryless)ケトルにおいても達成される。天然岩石膏(硫酸カルシウム二水和物)が採掘され、約2インチの直径のかたまりから塵のサイズの範囲の石膏岩の集合を生じる。サイズ合わせした岩は例えばRAYMONDローラーミル/Williamミルまたは同等物を介してプロセスされ、岩はランドプラスターへとさらにプロセスされる。ランドプラスター(それは一般的には90〜100%が100%メッシュふるいを介して通過するように十分微細である)は、10フィートの従来のプラスターケトルの中へ運ばれる。ランドプラスターは加熱を介して下から焚かれ、火室は一般的には約2000°F(約1090℃)であり、石膏を加熱し、化学的に結合した水の約3/4を除去し、β型半水和物を形成する。スタッコ、モールディング、ケトルスタッコおよびキャスティングプラスターはすべて生じた材料についての一般的な名称である。

0020

液体ジエチレントリアミン五酢酸(「DTPA」)の溶液を使用のために調製する。試験は、公知の乾燥粉末の凝結制御添加剤(タンパク性凝結遅延剤等)の好適な代替物を見出す試みとして行われた。液体DTPAはスラリーの混合水への添加剤として以前は使用されていたので、乾燥粉末DTPAがタンパク性添加剤の可能な好適な代替物として試験された。しかしながら、DTPAの粉末形態は、SUMAまたは他の粉末凝結遅延剤の効果のない代替物であることが見出された。本方法において、液体DTPAは、スラリーが作製される前にβ型焼石膏に適用するための増加した体積の溶液を作製する目的のために、水へ添加される。水は増量剤であり、それは多量のβ型スタッコへのDTPAの少量の適用を支援する。水は蒸発し、DTPAを直接適用することができるかもしれないことが企図される。修飾されたβ型スタッコ(半水和物または焼石膏)は乾燥DTPA凝結遅延剤の担体として提供され、スタッコが水および当技術分野において公知の他の添加剤と混合される前に、修飾されたβ型スタッコを従来のベーススタッコ材料と組み合わせて、スラリーおよび造形製品をそれから作製することが企図される。

0021

DTPAの水溶液は、任意の好適な機器を使用して、か焼炉から吐出されるときに、またはその直後に、熱いβ型スタッコへ適用される。「熱い」とは、溶液がその上に適用される場合にβ型スタッコが少なくとも約120°F(約49℃)であることを意味する。好ましくは、か焼されたスタッコの温度は溶液適用の間に約240°F〜約340°F(約115℃〜約171℃)である。いくつかのスタッコ工場において、DTPA溶液によりスタッコを噴霧して焼石膏の上に均一に分散させる設備が存在する。かかる機器の実例は、スタッコがか焼炉から吐出されるときに冷却されるようにもともとデザインされ、β型スタッコ材料に水溶液を均一に適用するユニークな方法を提供すると判定された、ポストスタッコ処理システム(「PST」)、流動床スタッコ処理チャンバー(「FST」)である。以下のものはPSTまたはFSTシステムに関するスタッコ処理の記述であるが、限定することを意図せず、当業者は液体DTPAによりスタッコを処理する他の手法を容易に決定するだろう。

0022

焼石膏材料は、ケトルから次のプロセシングステージパイプを介してフローする。これは「オーバーフロー」と呼ばれ、オーバーフローの温度は約285〜約340°F(約140〜約171℃)の範囲であり得る。したがって、これは、スタッコがPST/FSTまたは他のもの(ポストスタッコ処理機器)に入る場合のスタッコの温度である。あるいは、次の処理ステージに入る前に熱保存領域(保熱ピットまたは貯蔵所等)において材料を保存することができる。本方法において、流動床スタッコ処理(「FST」)機器は任意で修飾されてポストスタッコ処理を提供する。大きな処理容器は、か焼ケトルまたは利用できる熱保存領域からスタッコを直接受け取る。処理容器は、円筒状、またはスタッコ、特に新たにか焼されたかもしくは熱スタッコの処理を助長する他の形状である。任意で、スタッコは処理容器の頂部ポーションで受け取られ、そこで撹拌器によって撹拌され、好ましくは処理容器の底部へ下降することによって容器横断することが可能にされる。途中で、容器の少なくとも1つの側面に少なくとも1つの噴霧機器がある。

0023

この処理機アセンブリーは、流動床を横切って約2psi〜約10psiの間の差を生成するように加圧されるエアチャンバーを含む。任意で、処理容器は処理容器の底部で流動床を含み、そのためエアチャンバーが加圧される。圧力の結果として、β型スタッコ材料は噴霧器を通りすぎて横断するかまたは下降するにつれて遅くなり、β型スタッコには、噴霧水組成物により十分にコーティングされるより良好な機会が与えられる。有利なことには、β型スタッコが処理機器を介して移動するにつれて、ひっくり返す必要性はない。この機器はPST/FST処理機またはチャンバーと称される。熱い前処理されたスタッコは上部または頂部ポーションで機器に入り、下部または底部ポーションへ下降する。下降率は、チャンバーの底部ポーションにおいて含まれる流動床によって減少される。

0024

本方法において、PST/FST機器は水および化学物質の組み合わせの処理を噴霧するように修飾される。化学物質は、本出願において別記されるように、液体DTPAである。β型スタッコ(β型半水和物)材料は、例えば約8〜約11トン/時(約7,260〜約9,980kg/時)の率でPST/FST処理機に入るが、本方法はこのフロー率に限定されていない。直接ケトルからまたは保存所からオーバーフローとして入るかにかかわらず、材料の温度は約285〜約340°F(約140〜約171℃)の範囲であり、か焼炉からの吐出温度と同じである。

0025

上述のように、本PST/FST機器は撹拌器を含む。任意で、撹拌器は熊手形状であるが、他の形状は公知であり認識されている。任意で約10〜200rpmで回転して、撹拌器は、深い流動床のチャネリングワームホールとして公知である)を減少させ、その結果、水または水と化学物質のブレンドにより処理されるまで粒子バウンドし続ける。撹拌器速度は重要ではなく、撹拌の他の速度が企図される。

0026

PST/FST処理機器から搬出された材料の温度は、噴霧した水および化学成分のレベルならびに侵入に際しての材料温度に依存して、約180〜約300°F(約82〜約148℃)である。湿らせたβ型スタッコの回復が完了するまで、制御された温度(約160〜約300°Fまたは約71〜約148℃)で吐出材料の移動を維持することが所望される。湿らせたβ型スタッコの移動が維持されないならば、所望されないスタッコの塊形成および/または再水和の可能性がある。

0027

必要とされる特色および/または利益に依存してより微細なサイズに処理されたβ型スタッコを粉砕することが好ましいかもしれない。好ましい方法は一般的にはエントレーター衝撃式ミルである。ミルのサイズ合わせは、材料のスループット率および所望される粉砕量に依存する。

0028

上述のように、本明細書のDTPA溶液は、好適には、本方法において利用するPST/FST機器で使用する水の代替となる。β型スタッコ材料が処理機機器のシェルを介して落下および/またはその内部で懸濁されるとき、従来の手段を介して測定される水およびNOGO(商標)水和阻害剤DTPA(米国Gypsum Company、Chicago、IL)の溶液により処理される。MICROMOTIONマスフローメーターを実施例において使用したが、他の流量計が同様に作動すると予想される。任意で、液体DTPA(NOGO(商標)等)が使用される場合、供給される体積または量が少ないため、処理機アセンブリーの中へ直接ではなく水の中へ直接供給される。代替の噴霧機器も企図される。本方法中で適用されるDTPAの量および割合は、表1中で以下に示される。一般的に、DTPAは0.25〜0.67ポンド/分の率で適用される。これは、β型スタッコ1トンあたり約1.5〜約3.6ポンド(約0.62kg/メートルトン〜約1.45kg/メートルトン)の液体DTPAに換算される。

0029

本方法は、水およびNOGO(商標)水和阻害剤DTPAの上記溶液によりβ型スタッコを湿らせ、湿らせたβ型スタッコを形成することを提供する。か焼プロセス後の熱いままのβ型か焼半水和物の上へ遅延剤溶液を噴霧することが最も有利である。β型半水和物が212°F(100℃)より下の温度の多量の水により噴霧されるならば、水和反応は開始され、半水和物は二水和物形態に再度戻る。湿らせたβ型スタッコは、β型スタッコ1トンあたり約1.5ポンド〜約3.6ポンドのDTPA(β型スタッコ1メートルトンあたり約0.62kg〜約1.45kgのDTPA)の率で形成される。

0030

大量の液体は大量の焼石膏の上にDTPAを噴霧することを容易にする。熱焼石膏を接触させる場合ある程度の過剰水が蒸発するので水対DTPAの正確な比は重要ではない。しかしながら、噴霧機器から放出される水があまりにも多いと、許容できないスタッコの塊形成をもたらし得る。塊が成長凝集/凝固/38メッシュサイズを超える場合、これは所望されない。水が塊の形成を促進するので、毎分約4ガロン(約15L)以下の水が適用される。本方法の間にβ型スタッコ上に噴霧される水の量は、約1〜約4ガロン/分(約3.78〜約15リットル/分)の範囲である。これは、約10トン/時(約9,072kg/時)(従来の10フィート(約3.08m)の直径の連続的なか焼ケトルの平均出力であり、約9〜約11トン/時(約8,164〜約9,980kg/時)の範囲である)の率で処理機器を介して通過するβ型スタッコの重量に基づいたDTPAの重量で3〜10%に対応する。重量が変化しても、処理機器を介して通過するβ型スタッコの重量に基づいたDTPAの重量による水のパーセンテージは変化しない。

0031

過量の水は塊形成を促進し、塊形成は所望されないが、過剰水が熱スタッコによって蒸発するので、使用される水の量におけるばらつきは幅広許容可能である。露点温度を達成しつつ、かつ材料の塊形成を限定するような水の量のバランスをとることが重要である。ケトルまたは他のか焼炉から出て来る高温のスタッコは、より大きい表面積を備えたスタッコと同様に、噴霧された材料の露点温度に到達するためにより多くの噴霧する水を要求する。石膏粒子上に水DTPA溶液を噴霧すると、それらのうちのいくつかはともに粘着し得る。露点を達成するために好ましくないサイズの塊が形成されるならば、任意でそれらは粉砕によって除去される。

0032

DTPAは任意の好都合な様式においてβ型半水和物に適用される。β型半水和物の上へDTPA溶液を噴霧する方法の1つの実施例は、1つまたは複数の固定した噴霧ヘッド下で移動可能なベルト上でβ型半水和物を移動することである。あるいは、β型半水和物は同じ様式で移動することができるが、噴霧ヘッドは例えばベルトの幅を横切って移動して、移動可能であり得る。β型半水和物の噴霧のための様式の別の実施例は、空気中で半水和物粒子を流動化し、1つまたは複数の噴霧器を通りすぎてそれらを移動させることによる。これは本明細書のPST/FST機器において記載される。β型半水和物の上にDTPA凝結遅延剤溶液を分布させる他の方法は、当技術分野において当業者に公知である。

0033

β型スタッコ(β型半水和物)にDTPAおよび水溶液を与えた後、乾燥される。β型半水和物と接触した残りの水は、冷却されるにつれて、β型半水和物によって吸収され、二水和物石膏に転換される。したがって、処理されたβ型スタッコをオーブンまたは炉中で乾燥させて、約150°F(約65℃)の温度より上で乾燥させながら維持することは有利である。

0034

処理された(または修飾された)β型スタッコ(またはβ型半水和物)を乾燥する場合、それは任意で粉砕されて、所望される最終用途のために適切なより一様な粒子サイズを達成する。半水和物が天然岩ではなく合成石膏源からであるならば、これは一般的には必須ではない。合成石膏は、天然岩から粉砕された石膏に比較して、狭い粒子サイズ分布を有する小さな粒子を形成する。これらの特性はか焼プロセスの間に大幅に維持される。天然岩石膏が粉砕される場合、幅広い粒子サイズ分布が得られる。天然岩源からのケトルオーバーフローランドプラスターは、処理される前に、約2〜約420μmの範囲の粒子サイズ分布を有するだろう。

0035

本明細書の修飾されたβ型スタッコは、乾燥添加剤(消泡剤、分散剤および当技術分野において公知の他のコンポーネント等)または半水和物ベース組成物の他の乾燥混合物(凝結タイプ接合化合物等)との組み合わせのために改善されたベーススタッコ材料を提供して、組成物の作業時間を改善する。本方法によって生産された修飾されたβ型スタッコのさらに別の利点として、PST/FST処理システム水中でNOGO(商標)水和阻害剤DTPAを増加して使用することにより、低エネルギー手動混合と比べた機械混合での凝結時間の加速が減少することが見出された。無処理スタッコは、機械混合は手動混合の約1/2であることを実証する。水のみの使用は、手動混合の36%まで機械混合下の加速を減少させる。処理水への約0.1ポンド/分(約45g/分)のNOGO(商標)水和阻害剤DTPAのわずかな添加は36%加速レベルを維持したが、1分間あたり約0.25ポンド(約113g)、約0.5ポンド(約227g)および約0.67ポンド(約304g)のレベル増加により、より高いエネルギーでの加速の影響をそれぞれ約33%、約28%および約0.22%へと減少した。

0036

このスタッコ処理システムの使用による機械混合下の加速の減少におけるこの予想外の改善は、機械混合が標準である産業用適用に精通しているものによって認識されるだろう。これは、石膏床張り適用、油井セメント陶磁器用プラスター、彫像および衛生用の適用に加えて、他のものを含む。

0037

より高いエネルギー混合下での加速の減少はスタッコにより長い作業時間も与え、それは、装置中での材料凝結の防止、より長い投入時間とより少ない清掃、およびより長い耐久力のある装置を可能にする。ロッシェル塩が、床の一様な凝結および機械混加速または加速性砂地に対する耐性を提供する好ましい凝結阻害剤として使用されるシステム(石膏床張り等)において、本処理システムの使用は、塩の存在に起因する強度減少という悪影響なしに加速を減少させることに役立つだろう。

0038

さらに、処理機水中の増加した量の凝結阻害剤により、システムおよび貯蔵所において処理されたスタッコが運ばれ乾燥されるときにより少ない塊形成がもたらされることが予想される。これが生じた材料の使用時の均一性を改善すると予想されるだろう。

0039

以下の実施例は、本スタッコ処理システムの態様を実証する。

0040

表1中で示されるサンプルについては、ケトルのオーバーフロー率は毎時約10トンで一定であり、オーバーフロー温度は約315°Fであった。PST/FST機器からの吐出に際して、処理されたスタッコ温度は約198〜210°F(92〜99℃)であった。

0041

水のみによるスタッコのPST/FST処理はスタッコの正常稠度として報告されたほどに水需要を減少させることが予想されたが、NOGO(商標)DTPAはプラスタースラリーシステムにおいて凝結阻害剤/遅延剤として慣習的に利用されるので、様々なレベルでの処理のために水へNOGO(商標)液体DTPAを添加することが、水需要をさらに減少させるであろうことは予想外である。意外にも、本スタッコ処理におけるNOGO(TM)水和阻害剤(DTPA)は、1分あたり約0.1〜0.67ポンド(約0.75〜約5.1グラム/秒)の有用な範囲内で水需要(表1中で示されるような稠度)を実質的に減少させた。

0042

本スタッコ処理を採用した結果としての予想外に低い水需要は、より多くのコストのかかるα型半水和物のβ型半水和物による代替を可能にするだろう。加えて、要求されるポリカルボキシレート分散剤の量を減少させることによって、凝結可能な石膏スラリーのために公知の配合を改善することができる。これらの分散剤は高価であり、ポリカルボキシレートレベルが特定の濃度を超えて増加するにつれて、最終的な製品の強度が減少する傾向がある。これは、凝結可能なスラリーのためのベース材料として本処理法およびシステムに従って調製されたスタッコの利用によって回避することができる。

0043

本明細書のスタッコ処理システムのさらに別の利点は、もたらされたスラリーの凝結時間がより制御可能でより予測可能であり、従来の凝結遅延剤を、ポストスタッコ処理の間に直接スタッコ上にではなく、スラリー水へ添加することによって達成された結果を上回るということである。

0044

密度および圧縮強度に関して、PST/FST処理水へのNOGO(商標)水和阻害剤DTPAの投与量を増加させることは、より高い程度でスラリーの表面張力を減少させ、その結果スラリー密度(湿潤および乾燥)が各々のより高い投与量でより高いことが予想外に見出された。さらに、1時間圧縮強度および乾燥圧縮強度は、各々のより高い投与量率、約0.5ポンド/分(約3.8グラム/秒)率まで意外にもより高かった。圧縮強度における低下は約0.67ポンド/分(約5.1グラム/秒)レベルで決定され、0.5ポンド/分(3.8グラム/秒)率が至適条件に近いことを示す。約0.67ポンド/分(約5.1グラム/秒)レベルは、約0.5ポンド/分(約3.8グラム/秒)未満のレベルよりも高い圧縮強度を示した。これは表面張力における減少の結果であると考えられ、それは湿潤密度および乾燥密度の増加に加えて、1時間の時点および110°F(43℃)強制空気オーブン中で一定の重量までサンプルを乾燥させた時の両方でのより高い圧縮強度への反映として測定された。

0045

スタッコを本方法に従って処理し、製品がどのくらい良好に老化するか評価する試験のために調製した。か焼ケトル用のランドプラスター源は、Southard、Oklahoma地方に由来する米国Gypsum Companyの天然塊岩であった。か焼ケトルのオーバーフロー率は、315°F(157℃)のオーバーフロー温度で1時間あたり約10トンであった。スタッコは、示されるように様々な希釈で水およびNOGO(商標)水和阻害剤DTPAによりPST/FST処理された。この表は、本方法が石膏スラリーの中への凝結遅延剤の送達ビークルとして有用であるユニークに安定したスタッコベース材料を提供することを示す。示されるように、稠度およびビカット(vicat)凝結(水需要)は43週間の期間にわたって安定なままである。いくつかのばらつきは分散稠度の試験において起こったが、高いエネルギー下の分散に対する耐性の改善が維持された。

0046

表2中で示された実施例については、処理されたスタッコのバッグパレットは残しておいた。添加剤はバッグへのパッキングには使用されなかった。新しいバッグはリストされた間隔で試験のために切断して開けておいた。サンプルは、各々の時間の即時の試験のためにバッグの中央から抽出された。

0047

修飾されたβ型スタッコを調製するための本方法の特定の実施形態が示され記述されてきたが、より広範囲の態様の本発明から逸脱せずに、および以下の請求項において記載されるように、それに対して変化および修飾を行なえることは当業者によって認識されるだろう。

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